Определение синтетических красителей в напитках методом быстрой высокоэффективной жидкостной хроматографии

Определение синтетических красителей в напитках методом быстрой высокоэффективной жидкостной хроматографии

Смирнов Ю.Н., ЗАО "ЭПАК-Сервис" 

Введение

Метод

Результаты

Заключение

Введение         

Самой главной качественной характеристикой продуктов питания, оцениваемой потребителями, являются их органолептические показатели: вкус, цвет и аромат. Причём цвет – это самый первый качественный показатель, на который потребитель обращает своё внимание при выборе товара. Часто по цвету пищи мы можем сделать представление о её качестве и даже о её аромате. Однако во многих случаях в процессе производства и хранения продукты теряют свой естественный и привлекательный цвет, а иногда они изначально им не обладают.

Красители добавляют к пищевым продуктам с целью:

• восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки  и/или хранения (мясные продукты);
• повышения интенсивности природной окраски в целях усиления внешней привлекательности продукта (апельсины, рыба);
• окрашивания бесцветных продуктов (безалкогольных напитков, мороженного);
• придания привлекательного вида и цветового разнообразия (кондитерских изделия).

Не допускается с помощью красителей маскировать изменение цвета продукта, вызванное его порчей, нарушением технологических режимов или использованием недоброкачественного сырья.    

В качестве пищевых красителей применяют как природные, так и искусственные вещества, разрешённые для применения в пищевой продукции. Пищевые красители предлагаются в порошкообразном, гранулированном и жидком виде. Имеются водо- и жирорастворимые формы.   

Натуральные (природные) красители - это красящие вещества, выделенные физическим способом из растительных и животных источников. Сырьем для натуральных пищевых красителей могут быть ягоды, цветы, корнеплоды, листья, скорлупа и т.п., в том числе в виде отходов переработки растительного сырья на консервных и винодельческих заводах, однако их цветовой диапазон не так широк, как хотелось бы.

Искусственные пищевые красители - это органические соединения, не встречающиеся в природе. Почти все они используются в мировой пищевой промышленности уже десятки лет. Искусственные синтетические пищевые красители, в отличие от натуральных, не обладают биологической активностью и не содержат ни вкусовых веществ, ни витаминов. Перечень синтетических красителей огромен, и именно их использование часто вызывают тревогу. В июне 2008 г. Европейский парламент принял пакет законопроектов в отношении искусственных красителей в продуктах питания для детей. Согласно новому постановлению, продукты питания, содержащие следующие 6 пищевых красителей: тартразин (E102), желтый хинолиновый (E104), желтый “солнечный закат” (Е110), кармуазин (Е122), пунцовый 4R (Е124), красный очаровательный AC (Е129), должны иметь предостерегающую надпись на этикетке «может оказывать вредное влияние на поведение и внимание ребенка». В основном эти добавки содержатся в кондитерских изделиях и напитках. Компаниям предстоит выбирать, сохранять ли прежний состав продуктов и терпеть убытки в связи с отпугивающей надписью или делать инвестиции в новую рецептуру и технологии производства неопасных продуктов питания. Такие крупные компании как Cadbury и Nestle заявили о своем твердом намерении исключить вредные красители из фирменной продукции.  Достоверных данных о вреде того или иного синтетического красителя сравнительно мало, а порой эти данные просто противоречат друг другу.

Тем не менее контроль над содержанием  любого синтетического красителя в пище крайне важен, а разработка методов идентификации и определения синтетических красителей  в продуктах питания стала в последние годы одной из актуальных тем. Это, с одной стороны, связано со значительным расширением на российском рынке ассортимента пищевых продуктов собственного производства, с другой стороны, с притоком экспортной пищевой продукции из различных стран мира. В частности, жёсткий контроль над качеством пищевых продуктов необходим для предотвращения возможности отравлений вследствие употребления некачественной алкогольной продукции. О необходимости подобного контроля говорится и в законе “О качестве и безопасности пищевых продуктов”.

Многие страны  регулируют использование синтетических красителей в законодательном порядке. Например, в странах Евросоюза  нормативные требования в отношении красителей приведены в соответствие с международным документом  "Стандарт Кодекс Алиментариус", изданным под эгидой ВОЗ.

Метод

Решая   аналитическую задачу идентификации и количественного определения синтетических красителей, компания «Perkin Elmer» создала на основе метода быстрой ВЭЖХ уникальный прибор для определения типичных красителей в спиртных напитках. Надежность и точность этого метода оценивали, сравнивая полученные результаты с результатами  стандартного хроматографического метода.

Были проанализированы несколько видов спиртных и безалкогольных напитков. Результаты анализа демонстрируют как быстрая ВЭЖХ на  колонке с технологией мелкодисперсного покрытия (не более 3 мкм покрытия) может быть использована для ускорения качественного и количественного анализа красителей. Использование фотодиодной матрицы  в сочетании с технологией высокого разрешения обеспечивает увеличение достоверности в идентификации пиков при анализе сложных многокомпонентных объектов, таких как спиртные напитки.

Приборы

Компания «ЭПАК-Сервис» совместно с фирмой «PerkinElmer» предлагает готовую комплексную модульную систему для ВЭЖХ  PerkinElmer® Series 275 HRes™ PDA, которая включает:

• Новый сканирующий, программируемый, двулучевой   детектор с диодной матрицей Series 275 (PDA).
• Новые колонки Brownlee™ HRes LC для бескомпромиссного разделения.
• Новая бинарная система насосов Series 275 для работы под давлением до 10000 psig.
• Новый специализированный автодозатор Series 275 обеспечивает “аналитические” характеристики при высоком давлении. 

Методика.

Для сравнения в таблице №1 приведены условия проведения жидкостной хроматографии в обычных условиях и  быстрой ВЭЖХ.

Таблица №1.  Параметры проведения обычной и быстрой высокоэффективной жидкостной хроматографии

Стандартный  раствор смеси 9 красителей (таблица №2)  приготовляли таким образом, чтобы содержание каждого красителя было 30  ppm. В качестве растворителя использовали специально подобранную  смесь (95% этанола +5% муравьиной кислоты). Напиток аперитив вводили в хроматограф без какой-либо пробоподготовки.

Таблица №2 Определяемые красители

* - по состоянию на вторую половину 2008 г.

Результаты

На рис.1 приведены  градиентные хроматограммы, полученные в условиях традиционной  и  быстрой ВЭЖХ. Из сравнения полученных хроматограмм ясно видно, что время удерживания красителя Е131 в условиях традиционной ВЭЖХ составляет 17,8 мин., а время удерживания того же красителя в условиях быстрой ВЭЖХ составляет всего 5,4 мин. Таким образом, используя  методику быстрой ВЭЖХ, удалось достигнуть трёхкратного улучшение  пропускной способности (т.е. увеличения скорости анализа).

Рис.1. Хроматограммы, одной и той же смеси красителей, полученные в условиях традиционной  и  быстрой ВЭЖХ. Очевидно увеличение пропускной способности в случае быстрой ВЭЖХ.

На рис.2 сравниваются хроматограммы двух напитков. Алкогольный напиток (В), как известно, содержит большое число красителей, среди которых  есть и природные и синтетические красители. Безалкогольный напиток (А) имеет более простой профиль синтетических красителей.

В обоих случаях хорошо заметно совпадение хроматографических пиков реальных смесей с пиками стандартной смеси, что может служить основанием для идентификации компонентов в неизвестной реальной смеси. Надежность идентификации, особенно, сложных смесей  достигается благодаря использованию достоверных данных по временам удерживания. Однако в комплексной модульной системе для ВЭЖХ  PerkinElmer® Series 275 HRes™ PDA предусмотрен дополнительный способ повышения достоверности идентификации с помощью PDA-детектора.   Основным преимуществом PDA-детектора (программируемый, двулучевой  детектор с диодной матрицей Series 275) является возможность идентификации хроматографических пиков на основе УФ-спектров чистых стандартных веществ.

В качестве примера, на рис.3,4  приведены хорошо совпадающие УФ-спектры различных хроматографических пиков, что показывает возможность использования таких характерных спектров для идентификации.

Рис.3. Совпадение УФ-спектров для хроматографического пика неизвестного образца и соответствующего пика стандартного раствора.

Рис.4. Совпадение УФ-спектров для хроматографического пика неизвестного образца и спектра красителя Е122 (по литературным данным).

Совпадение УФ-спектров для хроматографического пика, соответствующего красителю Е122 в стандартной смеси (время удерживания 4,27 мин.) со спектром пика с аналогичным временем удерживания в напитке А  свидетельствует об идентификации красителя Е122 в напитке А. Кроме того, совпадение УФ-спектра соответствующего пика в напитке А с известным в литературе УФ-спектром чистого красителя Е122 (рис.4) достоверно подтверждает присутствие красителя Е122 в напитке А.

Заключение

Постоянное совершенствование качества продукции и возросшая требовательность потребителя к безопасности продуктов ведет к  повышению роли  методологии контроля качества. Решая проблемы поддержания высокого уровня качества и безопасности продукции, мировые поставщики продуктов заинтересованы в согласовании и расширении возможностей анализа продуктов питания.  Технология быстрой ВЭЖХ может быть использована для ускорения анализа при определении синтетических красителей в напитках. Использование PDA-детекторов при определении красителей в напитках приводит к повышению достоверности идентификации отдельных компонентов, особенно, в сложных смесях. Всё это представляет интерес и для развития метода ВЭЖХ в целом. Приборы серии 275 HRes PDA LC System PerkinElmer используют новую микро-бинарную систему насосов и новый специализированный дозатор, и могут  работать как в режиме традиционной ВЭЖХ, так и в режиме быстрой ВЭЖХ. Данные методы могут применяться  в широком диапазоне рабочих давлений, что существенно увеличивает разделительную способность жидкостной хроматографии.

Быстрая ВЭЖХ обладает методической гибкостью, что позволяет  легко адаптировать её для любой лаборатории  в качестве надежного метода для рутинного анализа. В методе быстрой ВЭЖХ, представленном здесь, высокая производительность может быть легко достигнута без ущерба эффективности хроматографического разделения и без усложнения  методик.